CN103913679B - 高压开关柜局部放电在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高压开关柜局部放电在线监测系统，该监测系统包括：中央数据分析器主机，通过信号传输电缆接收来自局放信号传感器的信号，对信号进行处理，并通过网络通信接口将分析结果传输至局部放电图谱分析仪；多个局放信号传感器，用于对高压开关柜的局部放电进行采集；通过局部放电图谱分析仪可以对局放进行深入的分析和定位。该系统能够为高压开关柜的局部放电监测提供一种可靠的局放监测和定位方法，能够在开关柜绝缘故障发生之初给予报警，起到预防重大事故的效果，适应了智能电网对于供电可靠性的高要求。
Description
技术领域
本发明涉及局部放电监测，更具体地，涉及一种高压开关柜局部放电在线监测系统。
背景技术
高压开关柜是城市配电网中重要的基础设施，其运行的稳定性直接影响到城市经济的发展。状态检修和在线监测是提高高压开关柜可靠性的重要技术手段。据统计，绝缘和载流故障占到开关柜故障的一半以上，局部放电就是表征高压开关柜绝缘和载流问题的重要指标，研究高压开关柜局部放电检测和在线监测技术对提高供电可靠性具有重要意义。高压开关柜的局放测量，目前常见的方式是采用地电波测量方法来进行巡检，该方法测量局放量没法定量分析，运用超高频或超声的方法易受干扰，运用声电联合的方法需要用到多种设备，技术经济性不好，开关柜的长期在线监测和局放源定位还不能实现推广。因此，需要一种更好的高压开关柜局部放电在线监测系统。
发明内容
本发明针对以上技术问题，专门针对高压开关柜局部放电检测领域，研究出一种高压开关柜局部放电在线监测系统，该局部放电在线监测系统既能够实现对于开关柜的长期实时在线监测，又能够通过对监测数据的分析进行局放源的定位，解决了之前需要多台设备配合才能准确判断局放源的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
高压开关柜局部放电在线监测系统，该监测系统包括：
中央数据分析器主机，通过信号传输电缆接收来自局部放电信号传感器的信号，对信号进行分析，并通过网络通信接口将分析结果传输至局部放电图谱分析仪。
多个局部放电信号传感器，用于对高压开关柜的局部放电信号进行采集。
局部放电图谱分析仪，用于对所述采集的局部放电信号进行分析，判断局放类型和局放源的位置。
所述局部放电信号传感器包括电容耦合式局放传感器、电感耦合式局放传感器和空间电磁波式局放传感器。
所述电容耦合式局放传感器包括耦合电容和与其连接的第一局部放电信号放大器，所述第一局部放电信号放大器将耦合电容采集到的脉冲电流信号进行放大，通过信号传输电缆送给中央数据分析器主机分析。
所述电感耦合式局放传感器包括罗科夫斯基线圈和与其连接的第二局部放电信号放大器。
所述空间电磁波式局放传感器包括天线和与其连接的第三局部放电信号放大器。
所述信号传输电缆为带屏蔽的同轴电缆。
所述中央数据分析器主机分别与三个局部放电信号传感器连接，所述三个局部放电信号传感器单独使用或组合使用。
所述局部放电图谱分析仪对局部放电信号分析时通过局部放电图谱对局部放电的类型和对局放源进行定位。
所述耦合电容能与高压开关柜中的带电显示装置的电容共用，或者另外设置。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明可以使用这一套开关柜局放在线监测系统来实现对于开关柜局放的长期实时监测和局放源分析定位。
(2)本发明的监测系统可以兼容不同类型的局部放电信号传感器。
(3)本发明的在线监测系统是以pC值来直观显示的，并且是在运行的开关柜系统中可进行校验的。
(4)本发明能充分利用现有开关柜中的元件，和带电显示装置系统构成一个相互兼容又互不干扰的电压监测和局放监测系统，以最低的成本和最小的改动来实现开关柜的局放在线监测。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出高压开关柜局部放电在线监测系统结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，高压开关柜局部放电在线监测系统主要由局部放电信号传感器3、4、5和信号传输电缆6、中央数据分析器主机2和局部放电图谱分析仪7组成。该系统是用于对运行中的高压开关柜进行持续的在线监测，当开关柜内部产生局部放电时，局部放电信号经传感器采集放大，在中央数据分析器主机2中进行数据分析，可以用pC值(皮库仑)来直观地将放电量显示在中央数据分析器主机2中的液晶显示屏幕8上，当局部放电量超过系统设置的阈值时，中央数据分析器主机2发出报警信号，触发局放报警信号继电器13，还可通过网络通信接口11以多种通信方式将数据传送给运行维护人员，运行维护人员可以利用局部放电图谱分析仪7对局部放电进行深入的分析和局部放电源的定位。该系统能够为高压开关柜的局部放电监测提供一种可靠的局放监测和定位方法，能够在开关柜绝缘故障发生之初给予报警，起到预防重大事故的效果，适应了智能电网对于供电可靠性高要求。
局部放电信号传感器是获取开关柜局部放电信号的重要元件，传感器的性能决定了局部放电信号是否能够正确的提取出来。本系统连接的局部放电信号传感器有三种类型，分别是电容耦合式局放传感器3、电感耦合式局放传感器4、空间电磁波式局放传感器5。下面分别对这三种传感器的特性和使用条件进行介绍。
电容耦合式局放传感器3由耦合电容14和第一局部放电信号放大器15组成，其基本原理是通过耦合电容14采集局部放电信号，经过第一局部放电信号放大器15进行放大，再通过信号传输电缆6传送到中央数据分析器主机2中进行分析。针对高压开关柜ABC三相,每相需要安装一个高压耦合电容，三个耦合电容14通过屏蔽线连接到一个第一局部放电信号放大器15上，然后通过一根信号传输电缆6连接到中央数据分析器主机2的测量通道10上。几乎所有的开关柜上都装有带电显示装置16，带电显示装置16连接的高压传感器里面就是一个电容，为了最大程度的利用现有开关柜的中的元件，降低成本，我们可以利用带电显示器高压传感器中的电容作为耦合电容14，通过第一局部放电信号放大器15中的电路匹配，保证既不影响原有开关柜带电显示装置16的功能，又能为局放测量提供信号。这种方式是测量三相开关柜局放的最佳方式。
电感耦合式局放传感器4由罗科夫斯基线圈18和第二局部放电信号放大器19组成，基于测量接地脉冲电流的原理，用于电缆终端的屏蔽层或开关柜内设备的接地点进行局放测量，通过第二局部放电信号放大器19进行信号放大和抗干扰处理，然后通过信号传输电缆6与中央数据分析器主机2相连。由局部放电引起的高频对地电流可以使用罗科夫斯基线圈18进行记录，罗科夫斯基线圈18绕组长度要完全缠绕在高压开关柜的接地导体上。必须确保这些被检测的元件仅有一个确定的接地点，其他的部分对地绝缘。
空间电磁波式局放传感器5由天线20和第三局部放电信号放大器21组成，安装在开关柜的金属屏蔽间隔里，天线安装在高压部件和地电位之间，形成一个电容分压器。天线的输出信号取决于局部放电点和地电位之间的距离，天线检测到的信号通过第三局部放电信号放大器21进行信号放大和抗干扰处理，然后通过信号传输电缆6与中央数据分析器主机2相连。此处天线可以是一种金属天线，金属天线和高压端构成了一个空间电容C1，金属天线和地电位端构成了一个空间电容C2，这两个空间电容进行了分压。
信号传输电缆6为带屏蔽的同轴电缆，用于屏蔽干扰信号，防止其进入中央数据分析器主机2影响测量结果。该电缆将各传感器测得的高频局部放电信号传送到中央数据分析器主机2中，并且它还将为局部放电信号传感器中的电路提供电源。
中央数据分析器主机2专为开关柜局部放电的长期在线监测而设计，该主机可以实现长期工作免维护，每个中央数据分析器主机2最多可以连接8个测量通道10，每个通道可分别设置报警阈值和干扰抑制，测量的灵敏度为1pC,测量范围为1-30000pC。对于超过8个点的监测系统，可以使用多台中央数据分析器主机2进行级联。采用这个方式，可以组成任意多个局放点的监测系统。中央数据分析器主机2具有自诊断和设备故障报警功能，可识别信号传输电缆的短路和断路故障，可通过多种通信方式将数据传输到上一级的监控计算机。中央数据分析器主机上有液晶显示屏幕8和操作按钮9，屏幕上可显示每个通道的局放的实时监测值，以pC值来显示。如果中央数据分析器主机2测到的局放值超出了报警阈值，就会触发局放报警信号继电器13进行报警，如果是中央数据分析器主机2内部发生了故障，就会触发设备自我监测报警继电器12进行报警。
局部放电类型可大致分为以下三种：内部放电(发生在绝缘体内部)、表面放电(发生在绝缘体表面)、电晕放电(发生在被气体包围的导体周围)，不同的放电具有不同的特征图谱，局部放电图谱分析仪7可以对局部放电的图谱进行深入的分析，辅助判断局部放电的类型和局部放电源头的定位。尤其是针对采用电容耦合式局放传感器3，开关柜三相局部放电信号进入传感器后通过一根同轴电缆作为信号传输电缆6将局部放电信号送到中央数据分析器主机2中，该图谱分析仪可以把局部放电信号分相显示到分析仪界面上，便于判断局放发生在开关柜三相中的哪一相上。并可以对中央数据分析器主机2进行如下参数设置：所有的测量通道的装置名称、采样率，测量通道的数量，通道号和噪音抑制的水平，每个测量通道测量点文本，警报开/关，局部放电传感器测量范围，数字接口放大倍数，背景噪音抑制，局部放电报警阈值和峰值延时，另外还可以显示当前总体测量值和自我测试的结果。
局部放电信号发生器22用于在带电、带负荷的条件下对局放在线监测系统的测量值进行校验，该局部放电信号发生器22的灵敏度为1pC,信号输出范围为1-30000pC。局部放电信号发生器22产生模拟局部放电信号从带电显示装置16上的核相孔17上注入，可以为中央数据分析器主机2测量的局放值提供校正信号。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，该监测系统包括：
中央数据分析器主机，通过信号传输电缆接收来自局放传感器的信号，对信号进行分析，并通过网络通信接口将分析结果传输至局部放电图谱分析仪；
多个局放传感器，用于对高压开关柜的局部放电信号进行采集；
局部放电图谱分析仪，用于对所述采集的局部放电信号进行分析，判断局放类型和局放源的位置；
所述局放传感器包括电容耦合式局放传感器、电感耦合式局放传感器和空间电磁波式局放传感器；
所述电容耦合式局放传感器包括耦合电容和与其连接的第一局部放电信号放大器，所述第一局部放电信号放大器将耦合电容采集到的脉冲电流信号进行放大，通过信号传输电缆送给中央数据分析器主机分析；
所述耦合电容与高压开关柜中的带电显示装置的电容共用。
2.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述电感耦合式局放传感器包括罗科夫斯基线圈和与其连接的第二局部放电信号放大器。
3.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述空间电磁波式局放传感器包括天线和与其连接的第三局部放电信号放大器。
4.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述信号传输电缆为带屏蔽的同轴电缆。
5.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述中央数据分析器主机分别与上述三个局放传感器连接，所述三个局放传感器单独使用或组合使用。
6.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述局部放电图谱分析仪对局部放电信号分析时通过局部放电图谱对局放类型进行判断和对局放源进行定位。
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